GBRC Vol.41 No 写真-1 鳥瞰 写真-2 内観 図-2.1 エコ コンパクトスタジアム コンセプト図 ②地球にやさしいエコスタジアム 様々な自然エネルギーの活用と環境負荷の低減を図 り スタジアムでは初のCASBEE Sランクを取得して め 国内の4万人収容の屋根付き

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1 技 術 報 告 エコ コンパクトスタジアムを 実 現 する 性 能 的 火 災 避 難 安 全 設 計 - 市 立 吹 田 サッカースタジアム- Performance Based Fire Safety Design for Ecology & Compact Stadium Suita City Football Stadium 峯 岸 良 和 *1 竹 市 尚 広 *2 大 谷 博 三 *3 浜 谷 朋 之 *4 1.はじめに 近 年 のサッカー 男 子 女 子 日 本 代 表 チームや 海 外 ク ラブに 所 属 するする 選 手 の 活 躍 を 通 じ Jリーグの 各 ク ラブチーム サポーターにおいても サッカー 先 進 国 で ある 欧 州 のような 本 格 的 なサッカー 専 用 スタジアムを 望 む 声 が 日 本 各 地 で 高 まっている このような 中 本 スタ ジアムはJリーグの 中 でも 名 門 のクラブチームであるガン バ 大 阪 のホームスタジアムとして 個 人 法 人 サポーター の 寄 付 により みんなの 寄 付 金 でつくるスタジアム と して 建 設 された 本 スタジアムはクラブの 積 年 の 課 題 で あったACL(アジアサッカー 連 盟 チャンピオンズリーグ) 決 勝 トーナメント 等 の 国 際 試 合 を 開 催 できる 基 準 クラス Sを 満 たすべく 40,000 席 の 観 を 有 し 全 観 に 屋 根 が 架 かるよう 計 画 された( 表 -1 写 真 -1 写 真 -2) また 本 スタジアムはJリーグの 新 スタンダードとなる エ コ コンパクトスタジアム をコンセプトとし 高 い 環 境 性 能 をコンパクトな 設 計 によって 実 現 している 表 -1 プロジェクト 概 要 建 築 主 :スタジアム 建 設 募 金 団 体 ( 竣 工 後 吹 田 市 に 寄 附 ) 所 在 地 : 吹 田 市 千 里 万 博 公 園 3 番 3 号 用 途 : 観 覧 場 敷 地 面 積 :90,065.33m 2 延 床 面 積 :63,908.71m 2 階 数 : 地 上 6 階 高 さ:40.33m 構 造 : 鉄 筋 コンクリート 造 一 部 鉄 骨 造 設 計 : 竹 中 工 務 店 施 工 : 竹 中 工 務 店 このように 大 規 模 で かつ 複 雑 な 機 能 要 求 を 満 たすた めには 建 築 構 造 設 備 の 設 計 施 工 の 高 度 な 技 術 が 必 要 であることに 加 え 40,000 人 という 大 群 集 を 対 象 とした 火 災 等 の 危 害 への 対 策 や 避 難 安 全 性 の 確 保 も 重 要 である しかし 様 々な 設 計 施 工 の 条 件 を 満 たしながら 火 災 避 難 安 全 性 を 確 保 するには 画 一 的 に 法 規 で 定 めら れた 防 火 仕 様 規 定 にのみ 従 っていては 限 界 がある そこ で 本 計 画 においては 性 能 的 火 災 避 難 安 全 設 計 を 行 う ことで 仕 様 規 定 に 捉 われない より 合 理 的 で 自 由 度 の 高 い 設 計 を 行 った また 複 雑 な 避 難 や 火 災 煙 拡 散 性 状 が 予 想 されたため 従 来 から 用 いられている 計 算 方 法 や 検 証 ツールに 加 え 性 能 評 価 審 査 の 場 での 活 用 事 例 がまだ 限 られていた 高 度 なシミュレーション 技 術 を 用 いた 性 能 設 計 を 行 っている 火 災 安 全 には 出 火 防 止 延 焼 拡 大 防 止 避 難 安 全 構 造 耐 火 消 防 活 動 等 の 側 面 があるが 本 報 においては 特 に 高 度 な 性 能 設 計 によるアプローチを 行 った 避 難 安 全 設 計 を 中 心 に 紹 介 したい 2. 建 築 計 画 概 要 2. 1 設 計 コンセプト 1 外 観 建 物 外 観 は 夢 の 実 現 へと 願 いを 込 めて 選 手 が 肩 を 組 む 円 陣 の 姿 をイメージしている サッカーのス ピード 感 をイメージさせ 人 々の 興 味 を 惹 きつけるわく わく 感 のある 形 である また4つの 屋 根 は お 客 様 を 迎 えるべく 四 方 に 開 かれたかたちとしている( 写 真 -1) *1 MINEGISHI Yoshikazu: 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 設 計 本 部 *2 TAKEICHI Naohiro: 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 設 計 本 部 *3 OHTANI Hiromitsu: 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 大 阪 本 店 設 計 部 *4 HAMAYA Tomoyuki: 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 大 阪 本 店 設 計 部 2

2 GBRC Vol.41 No 写真-1 鳥瞰 写真-2 内観 図-2.1 エコ コンパクトスタジアム コンセプト図 ②地球にやさしいエコスタジアム 様々な自然エネルギーの活用と環境負荷の低減を図 り スタジアムでは初のCASBEE Sランクを取得して め 国内の4万人収容の屋根付きスタジアムと比較し 延床面積を20 40 程度縮小している 2. 2 階の構成 いる 太陽光発電等のアクティブ手法に加え 低い屋根 階構成は 1階に試合選手関連エリアと駐車場 2階 で天然芝への採光を確保したり 風の道 をピッチ全 は観客用WCとクラブハウス 3階は観客のエントラン 周に設け天然芝への通風を確保するなど パッシブな手 ス 観客席 下段席 と 4階はVIPエリア 法も取り入れている 図-2.1 レストラン 運営本部 5階は観客席 上段席 とコンコー ③コンパクト設計 ス 6階は観客席と放送室となっている 図-2.2 観客 既存練習場の跡地を活かした極小の開発工事とするた 席は40,000席であるが その内訳は 上段席に18,000席 3

3 下 段 席 に20,000 席 その 間 にバルコニー 席 (4 階 )2,000 席 である ホームスタンドは バル コニー 席 を 設 けず 下 段 席 と 上 段 席 を 連 続 さ せることで サポーターの 一 体 感 を 高 めている 3. 本 建 物 の 特 徴 と 火 災 避 難 安 全 の 課 題 前 述 のような 設 計 コンセプトを 始 め 本 建 物 の 特 徴 から 火 災 避 難 安 全 上 慎 重 な 検 討 が 必 要 であり また 仕 様 規 定 に 従 ったのみでは その 要 求 を 合 理 的 に 満 たせないことから 性 能 設 計 によるアプローチを 試 みた 性 能 設 計 の 主 なポイントを 次 にまとめる 1 避 難 階 段 の 位 置 形 状 幅 の 設 計 従 来 のスタジアムでは 出 入 口 毎 に 外 部 階 段 を 塔 状 に 配 置 させる 例 が 多 いが 本 建 物 では 片 流 れの 外 部 階 段 を 積 層 させることで 床 面 積 をコンパクトにした 4 ~ 6 階 からの 階 段 を3 階 コーナーに 集 約 し 3 階 コーナーより 大 階 段 にて 地 上 まで 避 難 するシンプルな 避 難 経 路 とした( 図 -3.1) このような 最 短 経 路 とする ことで 地 上 まで 約 8 分 で 避 難 できるように している(5.1 節 にて 詳 述 ) また 階 段 を 積 層 させ コーナーに 集 約 したことで 芝 生 へ の 通 風 を 可 能 にしている( 図 -2.2 図 -3.1) 仕 様 規 定 に 従 うと 地 上 への 避 難 階 段 が 多 く 必 要 となるため 避 難 計 算 に 基 づき 合 理 的 に 配 置 や 容 量 を 決 めることで 階 段 幅 を 削 減 した 2 低 い 水 平 屋 根 側 面 まで 一 体 となった 屋 根 観 全 体 を 覆 う 屋 根 は フィールドへの 日 射 を 確 保 し また 観 への 雨 がかりを 小 さ くするため 低 い 位 置 に 設 置 するのが 有 利 である( 図 -3.2) この 形 状 は 火 災 煙 の 観 点 から 見 ると 観 内 で 火 災 が 発 生 した 場 合 煙 が 観 側 に 留 まりやすく なるため その 影 響 の 詳 細 な 検 討 が 必 要 となる また 屋 根 は 歓 声 騒 音 の 遮 蔽 のため 観 上 方 から 建 物 側 面 まで 一 体 となった 形 状 で 外 部 を 覆 う 形 になっ ている このため 外 部 で 火 災 が 生 じた 際 に 屋 根 の 下 に 煙 が 蓄 積 し 避 難 に 支 障 をきたさないことの 確 認 も 必 要 となった 3 観 の 臨 場 感 と 一 体 感 臨 場 感 のためには 観 からピッチへの 近 さが 不 可 欠 であるが このようなコンパクトな 設 計 は 陸 上 トラッ クを 併 設 するような 従 来 のスタジアムに 比 べると 観 客 図 -2.2 断 面 図 図 -3.1 平 面 図 (3 階 ) 図 -3.2 屋 根 の 高 さによる 日 照 と 雨 がかり 範 囲 の 違 い 4

4 GBRC Vol.41 No 図-3.3 3階 売店等を見る 席数に対して等がコンパクトとなり 避難時 の出口の確保や滞留の考慮がより重要となる 写真-2 図-3.1 次に観客の一体感を高めるためには 観客席を 密 にする必要がある 通常 観客席に対しては 建築 消 防関連法規において 縦 横通路の設置やその通路幅 出入口幅 客席の横並び数など様々な規定が存在する この規定にそのまま従った設計とすると 例えば観客席 が通路により碁盤の目のように仕切られ また その中 に出入口の大きな穴が開いたかたちとなってしまう こ 図-3.4 3階 フィールド側を見る 表-2 建築 消防関連法規の主な抵触項目 建築基準法施行令 令第 120 条 直通階段までの歩行距離 観客席他 令第 126 条の 3 排煙設備の構造 3 階他 大阪府建築基準法施行条例 第 16 条 劇場等の階段の幅 劇場等の主階から避難階ま での階段の幅 第 17 条第 2 項 避難階段及び特別避難階段の幅の合計 第 20 条第 1 項 客席の出口幅 第 22 条 客用の階段の合計 吹田市火災予防条例 第 36 条第四号ア いす席両側の通路幅 れらの規定は一定の安全性を確保する目的のものではあ 前述の①から④の観点から見ると ①は主には全館避 るものの 仕様が画一的に定められているため不合理な 難に関わるものであるため 階段幅の合計に関する規定 側面もある そこで避難時間を効果的に短くできる観客 を適用除外することが必要となる ②の屋根下に蓄積す 席 通路 出口等の配置 容量とすることで 観客席の る煙に対する観客席部分の安全性と ④の観客席の臨場 一体感を可能な限り高めている 写真-2 感 一体感を実現するには 椅子席両側の通路幅の規定 ④外部に対して閉じ フィールドに開かれた 客用の出口幅の規定などを適用除外することが必要とな 従来のスタジアムではは外部的な空間とし る ④のようなの実現おいては 排煙設備の て計画することが多いが 本計画では 外周側に対して 構造を適用除外した は閉じ フィールド側にのみ開いた形としている 図 -3.3 図-3.4 このような空間形態は 火災時の避難安 5 避難安全 群集制御の性能設計的アプローチ 全からみると 多くの観客の避難経路ではあるが 従来 一般的な建築空間における性能的火災避難安全設計で のスタジアムに比べ に拡がった煙が外部に は 火災により生じる煙が天井面より蓄積し それが避 排出されにくくなることから 煙流動と避難時の群集流 難者の高さにまで降下してくる前 または 階段室や吹 動を効果的に制御できる設計が必要となった 抜け等の竪穴区間に進入する前に 安全な場所に避難完 了することを性能基準として設計を行う しかし 本計 4 建築 消防関連法規の適用除外項目 画のように大人数を収容する施設においては このよう 火災避難安全に関する建築 消防関連法規の主な適用 な単純な避難時間と煙降下時間の比較のみでなく 群集 除外内容を表-2に示す 建築基準法施行令および大阪府 の不安心理を助長させないためにスムーズに避難できる 建築基準法施行条例に抵触する項目は 全館避難安全検 こと 避難中に危険となるような滞留が生じないこと 証による大臣認定を取得することで適用除外とし 吹田 また煙制御も煙の拡散範囲やその性状を安定的にコント 市火災予防条例に抵触する項目は 全館避難安全検証に ロールすることが重要となる よる安全性の確認を元にして 所轄消防長の特認を得る 5. 1 避難のクライテリア ことで適用除外としている まず 群集の不安心理を助長させないことを目的とし 5

5 て 避 難 時 に 迅 速 に 安 全 な 場 所 に 到 達 できるようにする 考 慮 が 必 要 である このような 観 点 のクライテリアとし て 日 本 においては 東 京 ドームを 始 めとした 既 往 の 大 1) 規 模 スタジアムや 英 国 のスタジアム 基 準 を 参 照 して 一 次 的 な 安 全 な 場 所 として まで8 分 以 内 に 避 難 完 了 できることとすることが 多 い これに 加 え 建 物 外 までの 避 難 完 了 時 間 を15 分 (8 分 +その 後 7 分 )な どのように 設 定 することが 多 い 2) しかし 本 計 画 においては 3 階 が 外 周 側 には 閉 じていて 煙 等 の 危 害 から 完 全 には 逃 れられない こと また 多 くの 避 難 者 が 一 時 待 機 できるような 大 き な 面 積 の 人 工 地 盤 を 設 けることができないことから 観 からへ 避 難 したのちも その 先 にスムー ズに 避 難 できることが 必 要 となる 本 建 物 では このよ うな 旧 来 のスタジアムとの 違 いを 考 慮 し 地 上 まで 観 客 全 員 が8 分 で 避 難 完 了 できること を 目 標 とした 図 -5.1 断 面 構 成 と 建 物 外 滞 留 スペースの 考 え 方 の 既 往 のスタジアムとの 比 較 ここで 観 と 地 上 人 工 地 盤 等 の 避 難 スペースの 関 係 のパターンを 既 往 の 事 例 と 比 較 する 図 -5.1に 示 す ように 大 規 模 なスタジアムの 場 合 上 段 席 下 段 席 の ように2 層 以 上 の 構 成 となることが 多 いが このとき 下 段 席 を 外 部 地 盤 面 より 掘 り 下 げた 形 とし 下 段 席 か らに 上 ると そのまま 地 上 レベルに 連 続 する パターンのものや このレベルが 十 分 な 滞 留 面 積 を 持 っ た 人 工 地 盤 であるパターンのものがある これらの 場 合 避 難 時 間 が 長 くなるのは 地 上 または 人 工 地 盤 レベルに 階 段 を 使 って 降 りる 必 要 のある 上 段 席 の 観 客 のみである ことが 多 い 一 方 本 建 物 のパターンの 場 合 上 段 席 お よび 下 段 席 の 観 客 とも3 階 レベルから 階 段 を 下 りなければならない このように 考 えると 本 建 物 で は 3 階 から 地 上 への 階 段 が 人 工 地 盤 や 地 盤 面 の 掘 り 下 げ 嵩 上 げを 性 能 的 に 代 替 していること に 相 当 し その 容 量 や 位 置 等 の 設 計 が 極 めて 重 要 となる 次 に 観 の 中 で 特 に 詳 細 な 避 難 安 全 の 検 討 が 必 要 となったのは 観 で 火 災 が 発 生 した 場 合 などで 煙 が 到 達 する 可 能 性 の 高 い 上 段 席 の 上 方 の 観 である これについては 後 の5.2.4 節 にて 詳 述 する 5. 2 避 難 性 状 予 測 と 避 難 施 設 の 配 置 容 量 の 設 計 迅 速 な 避 難 および 避 難 中 に 過 度 な 滞 留 が 生 じないよ うに 避 難 施 設 を 設 計 するには 避 難 時 間 や 滞 留 者 人 数 を 算 出 しながら 観 内 の 通 路 や 出 口 階 段 等 の 避 難 施 設 の 配 置 容 量 を 詳 細 に 調 整 していく 必 要 がある 本 計 画 ではこの 検 討 において 従 来 から 用 いら 3) れている 新 建 築 防 災 計 画 指 針 のグラフ 解 法 よる 計 算 方 法 に 加 え 筆 者 らが 開 発 検 証 を 続 けてきたマルチ エージェント 避 難 シミュレーションSimTread 4) を 用 い て 避 難 性 状 を 予 測 した 図 -5.2は 最 終 プランにおける 避 難 開 始 2 分 後 の 様 子 である このシミュレーションに より 地 上 まで 全 員 が 約 8 分 で 避 難 できるように 各 避 難 施 設 の 容 量 配 置 等 を 設 計 しているが 主 な 考 慮 点 は 次 の 通 りである 避 難 経 路 の 設 計 避 難 計 画 上 避 難 経 路 を 設 定 するに 当 たり 各 避 難 者 は 自 分 から 見 て 最 寄 りの 出 口 階 段 通 路 を 目 指 すもの とした このような 想 定 にて 経 路 を 設 計 すれば 避 難 者 は 自 主 的 に 出 口 等 に 到 達 でき また 係 員 による 誘 導 も 容 易 となる 図 -5.3に 想 定 した 避 難 経 路 を 示 す 同 図 にお いて6 階 上 段 席 の 色 分 けは 各 出 口 ゲートが 負 担 する 観 客 の 範 囲 を 示 しているが どの 出 口 ゲートも 概 ね 同 程 度 の 人 数 を 負 担 している 5,6 階 上 段 観 からの 避 難 者 は 出 口 ゲートから5 階 に 出 たのちは 階 段 に 6

6 GBRC Vol.41 No より下階に避難することになるが 最寄りの階段入口を 目指すと 各階段の負担人数が概ね同程度となるように 滞留スペースの設計 観客席から迅速に避難することを考えた場合 その直 階段を配置している 近の避難先であるに避難者が密集して滞留し 合流の制御 てしまっては 後続の避難者が迅速に避難することがで 3階下段席からの避難者と 5階上段席から きなくなる そのため 観客席からの迅速な避難のため の避難者の一部は 3階から地上に至る階段を共用する には に十分な面積を確保し 多くの人を滞 ことになる もし この両者の流れが無秩序に合流し 留できるようにするか もしくは に滞留が 滞留が生じると 上階から降りてくる避難者が階段上に 生じないように そこから更に下階や地上に向けての出 て高密度で滞留する形となり 転倒や将棋倒しになる恐 口や階段を十分に設ける対策が必要となる 5階コン れがある そのため この両者の流れが合流しないように コースでは図-5.2 B のように 階段前に生じる滞留 階段内に手すりを設けることで上階からの避難者と3階 を十分に収容できる面積を確保している また このよ からの避難者を分離することとした また うな滞留を収容させるため 階段近傍のを広 階段は 上階からの避難者流と3階からの避難者流の両 げる一方 滞留スペースとして有効に機能しない部分は 者を滞留させずに流せ かつ 必要以上に大きすぎない 売店やトイレを広くとって 効果的にを利用 最適な幅および広さとしている 図-5.2 C 図-5.3 できるようにしている 図-5.2 マルチエージェント避難シミュレーションSimTreadによる避難性状予測 避難開始2分後 各階中央に部分拡大図を示す 7

7 観 特 有 の 避 難 性 状 : 避 難 時 は 通 路 の 後 方 に 避 難 者 が 溜 まりやすい 上 段 席 は 縦 通 路 を 目 指 したのち そこを 下 って 横 通 路 に 至 り 出 口 ゲートを 通 過 しに 至 るような 避 難 経 路 となる 観 客 が 一 斉 に 避 難 開 始 するとして こ れをマルチエージェント 避 難 シミュレーションで 再 現 す ると 図 -5.2(A)に 示 す 通 り 観 の 上 部 に 滞 留 が 生 じる すなわち 高 い 位 置 にいる 人 がしばらく 動 けな い 状 況 になる これは 例 えば 飛 行 機 が 着 陸 して ベル ト 着 用 サインが 消 え 人 々が 一 斉 に 機 外 に 退 出 しようと する 際 に 縦 通 路 後 方 の 人 はしばらく 動 けないままにな るのと 同 様 の 原 理 である すなわち 横 通 路 から 縦 通 路 に 入 るには 縦 通 路 の 人 と 譲 り 合 い をしないと 入 れず 後 方 の 人 ほど 前 方 の 人 の 譲 り 合 いによる 遅 れを 乗 数 的 に 受 けるためである 5) このような 性 状 は 既 往 の 新 建 築 防 災 計 画 指 針 の 計 算 法 や 避 難 安 全 検 証 法 告 示 6) の 計 算 方 法 をそのまま 用 いたのでは 再 現 考 慮 することが できない 特 に 観 で 火 災 が 発 生 した 場 合 を 考 える と 屋 根 下 に 煙 の 一 部 が 蓄 積 し 上 段 席 の 上 方 の 一 部 は 煙 に 曝 露 されるおそれがあることから( 図 -5.4) マルチ エージェント 避 難 シミュレーションにより 避 難 性 状 を 確 認 し 避 難 安 全 性 の 評 価 を 行 った 5. 3 地 上 での 群 集 制 御 一 般 的 な 大 規 模 スタジアムでは 建 物 から 避 難 してき た 避 難 者 を 一 旦 敷 地 内 に 待 機 できるように 地 上 や 人 工 地 盤 面 に 十 分 な 滞 留 面 積 を 確 保 する 設 計 とすることが 多 い 本 計 画 でも 全 観 客 40,000 人 に 対 して 当 該 敷 地 内 において 既 往 のスタジアムと 同 程 度 の 滞 留 面 積 を 確 保 している しかし 実 際 の 避 難 状 況 を 考 えると たとえ トータルとして 十 分 な 面 積 があっても 建 物 出 口 や 階 段 から 出 た 人 が その 近 傍 に 留 まってしまっては 後 続 の 避 難 者 の 妨 げになることが 予 想 される また 建 物 から 出 た 人 が 広 い 場 所 に 移 動 する 際 に 他 の 出 口 や 階 段 の 前 を 通 過 しなければならない 状 況 があれば そこに 合 流 が 生 じることで その 部 分 の 避 難 時 間 が 延 びるのみならず 過 度 な 滞 留 が 発 生 する 恐 れもある このような 避 難 群 集 の 誘 導 制 御 は イベントごとに 適 切 に 誘 導 員 を 配 置 することで 対 応 する 必 要 があるが 典 型 例 として 40,000 席 利 用 時 の 避 難 誘 導 計 画 を 立 案 し その 効 果 をマルチエージェント 避 難 シミュレーショ ンにて 検 討 した その 結 果 を 図 -5.5に 示 す 本 建 物 敷 地 は 吹 田 市 万 博 記 念 公 園 運 動 場 の 中 にあり 本 建 物 の 近 隣 には アメリカンフットボール 野 球 サッ カー 場 等 他 の 屋 外 スポーツ 施 設 が 存 在 する これらを 図 -5.3 避 難 経 路 の 構 成 (バック 側 ) 上 方 の 避 難 者 は 下 方 の 避 難 者 が いなくなるまで しばらく 動 けない 屋 根 下 に 煙 が 蓄 積 図 -5.4 屋 根 下 の 煙 蓄 積 と 避 難 状 況 ( 断 面 図 ) 取 り 囲 むように 車 通 行 のない 幅 の 広 い 公 園 内 道 路 が あるため 建 物 から 避 難 した 人 たちを この 公 園 内 通 路 をしばらくの 間 歩 かせ 続 ける 方 針 を 考 案 した このよ うにすると 地 上 への 階 段 付 近 に 滞 留 が 生 じないように することができることに 加 え 避 難 者 を 自 然 と 低 密 度 状 態 で 分 散 することができる なお 近 隣 の 屋 外 施 設 は 常 時 は 施 錠 していること また 解 錠 したとしても 出 入 口 が 避 難 群 集 の 集 結 速 度 に 比 べると 小 さく ネックと なってしまうことから これらの 中 にすぐに 誘 導 するよ り 公 園 内 道 路 を 歩 行 させたほうが 群 集 を 制 御 しやすい 8

8 図 -5.5 地 上 における 避 難 性 状 9

9 6. 煙 制 御 の 性 能 設 計 的 アプローチ 6. 1 煙 制 御 の 基 本 方 針 火 災 時 に 危 険 となるのは 火 災 の 炎 以 外 にも 大 規 模 かつ 複 雑 な 建 物 になるほど 危 険 性 が 高 いのは 煙 の 拡 散 と なる これは 煙 は 火 源 から 遠 く 離 れた 場 所 へも 早 く 拡 散 してしまうこと また このとき 火 源 が 直 接 見 えない 部 分 へも 煙 が 拡 散 してしまい 一 見 自 分 には 危 害 が 迫 っ ていないと 思 われる 人 でも 気 が 付 いたときには 避 難 が 不 能 になってしまうということも 起 こりうるためである そこで 本 建 物 においては 多 数 の 観 客 が 避 難 通 行 する 主 要 な 経 路 については 煙 層 が 定 常 的 に 高 い 位 置 に 維 持 することを 主 な 設 計 目 標 とした 上 で 各 所 の 煙 制 御 を 考 えた 観 周 りの 主 な 場 所 において 煙 が 発 生 した 場 合 の その 煙 の 制 御 と 避 難 の 考 え 方 を 表 -3にまとめる 6. 2 煙 流 動 性 状 の 予 測 方 法 表 -3のうち Cの4 階 ラウンジ 出 火 時 の 煙 性 状 と 機 械 排 煙 による 制 御 は 一 般 的 な 建 築 空 間 のそれとほぼ 同 じ であるが 残 り3つの 場 合 に 対 しては より 詳 細 な 検 討 が 必 要 であると 考 えた 現 状 日 本 における 火 災 避 難 安 全 性 能 設 計 における 煙 拡 散 性 状 の 予 測 手 法 としては 計 算 時 間 コストや 使 用 実 績 認 知 度 の 観 点 から 二 層 ゾーンモデルBRI2002 7) が 用 いられることが 多 い しかし 本 建 物 のように 開 放 性 が 高 く 面 積 が 広 く 複 雑 な 形 状 の 空 間 となると 必 ずしもゾー ンモデルをそのまま 適 用 することも 妥 当 とは 言 い 難 い そ こで 本 件 では 数 値 流 体 解 析 による 煙 性 状 シミュレーショ ンFDS(Fire Dynamics Simulator) 8) を 合 わせて 利 用 し 二 層 ゾーンモデルの 適 用 限 界 を 補 完 しつつ 検 証 を 行 った 表 -3 観 まわりでの 出 火 時 における 煙 制 御 と 避 難 の 考 え 方 A 観 出 火 B 3 階 出 火 一 次 安 全 区 画 避 難 階 段 6F 定 常 高 い 開 放 性 6F 5F 4F 3F ラウンジ 3 階 出 火 時 に に 煙 がもれ 出 る 状 況 も 該 当 する 5F 4F 3F ラウンジ 自 然 排 煙 高 い 開 放 性 定 常 2F 2F 1F 1F 居 室 避 難 に 煙 が 発 生 した 場 合 高 い 位 置 の 観 客 が 煙 に 曝 露 するとしても 避 難 上 支 障 のない 程 度 とする 階 全 館 避 難 煙 を 高 い 位 置 に 定 常 的 に 留 め 主 要 な 避 難 経 路 の5 階 外 部 に 煙 を 流 出 させない C 4 階 ラウンジ 出 火 居 室 階 全 館 避 難 当 該 部 分 の 煙 層 高 さを 居 室 避 難 から 全 館 避 難 完 了 までの 全 時 間 において 定 常 的 に 避 難 に 支 障 のない 高 さに 留 める D 5 階 外 部 出 火 機 械 排 煙 高 い 開 放 性 6F 6F 定 常 5F 5F 4F ラウンジ 4F ラウンジ 3F 3F 2F 2F 1F 1F 居 室 避 難 当 該 部 分 を 避 難 完 了 するまで 機 械 排 煙 により 煙 を 避 難 に 支 障 のない 高 さに 留 める 階 全 館 避 難 機 械 排 煙 により 内 部 避 難 階 段 に 煙 が 進 入 しない ようにする 居 室 階 全 館 避 難 5 階 外 部 は 屋 根 が 架 かる 空 間 で あるが 十 分 に 開 放 性 の 高 い 空 間 であり 避 難 中 に 支 障 となるよ うな 煙 の 蓄 積 の 生 じないことを 確 認 する また 観 出 入 口 を 通 じて 観 に 煙 が 拡 散 しないことを 確 認 する 10

10 GBRC Vol.41 No 屋根下に蓄積する煙性状の予測 いることになる なお外部風の影響であるが もとより通常使用時に外 観客席全体を覆う屋根は 建物外周側に対しては閉じ ているもの フィールド側には開放している そのため 部風の影響を極力受けないようにするように屋根がデザ 屋根下に大量の煙が蓄積するというおそれは少ないが インされていていることから 火災時においても 煙拡 屋根下に沿って煙が拡散することによって 観客席の最 散に対する外部風の影響は極めて小さい 上段付近の観客に煙が拡散する恐れが予想された 階の煙流動性状とその制御 屋根下の煙拡散性状を考えると 屋根下に衝突した火 3階はホーム メイン アウェイ バック 源からのプルームが屋根下に沿って慣性流れにて拡散 の4辺が連続し一周する空間となっている し フィールド側に向かう流れはそのまま排出される は外周側に対しては閉じているが フィールド側に対し 逆に観客席側に向かう流れは 観客席上部に衝突するこ ては開放しているため 図-3.2 図-3.3 内 とで蓄積するような挙動になる 図-6.1 一方で 二 で火災が生じても フィールド側に煙が漏れ出るため 層ゾーンモデルはブロック化した空間の開口間の差圧に 煙層はある程度の高さで維持される そのため 一般的 基づき質量が流出入するという概念でモデル化されてい な火災避難安全の要件の 避難者の高さにまで煙が降下 ることから フィールド側と屋根下を異なる空間として しないという条件は比較的容易に満たされる しかし モデル化して計算を行っても 煙拡散の原理が大きく異 のすべての部分に煙が拡散すれば 下段席の なることが予想された 図-6.2 そこでFDSによって 全員が煙の危害に晒される可能性が生じる 特に 出火 煙性状を予測した結果 フィールド側への煙の排出量も 位置近傍比べ 出火位置から離れた部分では避難開始が 多いが 観客席側にも煙が拡散する性状が確認された 図 遅れることが予想されることに加え 煙が拡散する際に -6.3 ただし 今回の検討では多数のケースの検証を 温度が低下することで浮力が減少し 煙層が乱れること 行う都合上 性能評価審査においては二層ゾーンモデル で 避難者が煙に曝露する恐れが生じる を利用したが FDSの結果を踏まえると 今回のケー 二層ゾーンモデルは 空間内に瞬時に水平に煙が一様 スでは煙層温度 煙曝露の観点では安全側の評価をして に拡散するという想定により構成されたモデルであるか 流出速度 高温層のゾーン間 差圧に基づく 流出速度 プルームの天井面に 沿う慣性流れによる 0 区画間開口 としてモデル化 区画間差 図-6.1 屋根下の煙性状 実現象として予想される挙動模式図 図-6.2 屋根下の煙性状 2 層ゾーンによるモデル化概念図 フィールド側に 煙が排出される 観客席側に拡散した 煙が側壁に当たり 一部が煙層下に潜り込 み 一部が水平方向に 拡散する 図-6.3 FDSによる煙温度の予測 発熱速度1MWによる準定常状態* 11

11 ら 本 空 間 のように 水 平 方 向 への 煙 拡 散 速 度 を 評 価 する ことはできない 煙 流 動 性 状 を 数 値 流 体 解 析 にて 再 現 し た 結 果 隣 接 するに1,2 分 対 面 するコンコー スに5,6 分 で 煙 が 拡 散 することが 確 認 された( 図 -6.4) そこで 4つのコーナー 部 に 防 火 シャッターを 設 置 し 各 辺 を 超 えての 煙 拡 散 が 生 じないようにし 緊 急 の 避 難 が 必 要 となる 範 囲 を 限 定 するようにした また 防 火 シャッターの 近 傍 に 外 周 側 に 開 放 する 自 然 排 煙 口 を 設 け ることで を 流 れるように 拡 散 する 慣 性 力 を 期 待 して 外 周 側 に 煙 が 排 出 されやすいよう にした( 図 -6.5) また 4つのコーナー 部 でを 分 割 したこと は 群 集 避 難 上 の 利 点 も 踏 まえたものである コーナー 部 は 通 常 時 の 入 退 場 口 であり 容 易 に 避 難 口 として 認 識 しやすい 部 分 である これ 加 え これらが4つに 分 割 されたの 両 端 に 配 置 された 形 になり 各 コ ンコースから 明 快 に2 方 向 の 避 難 経 路 が 確 保 された 形 に なっている シャッターは 煙 感 知 器 の 作 動 した 段 階 で は 頭 上 高 さ 程 度 までの 降 下 とすることで 煙 の 拡 散 を 抑 えつつ その 下 部 を 避 難 通 行 できるようにし 熱 感 知 器 の 作 動 により 床 面 まで 降 下 する2 段 降 下 式 として いる 階 外 部 の 煙 性 状 の 予 測 5 階 の 外 部 は 屋 根 から 連 なる 壁 に 覆 われた 形 になっている( 表 -3) 特 に 2 枚 の 壁 面 が 折 り 重 なるようになっているため 煙 流 動 性 状 の 予 測 において 二 層 ゾーンモデルを 用 いて この 空 間 の 特 性 をモデル 化 するのは 困 難 と 考 え FDSを 用 いた 検 討 を 行 った その 結 果 図 -6.6に 示 すように 2 枚 の 壁 面 の 隙 間 に 煙 が 拡 散 するも の その 両 端 の 開 放 部 および 中 央 の 隙 間 より 煙 が 排 出 されることにより 避 難 および 耐 火 上 支 障 となるような 煙 の 蓄 積 が 生 じないことが 確 認 された 図 階 出 火 後 360 秒 の 温 度 分 布 ( 床 面 +1.8m) 図 -6.5 シャッター 自 然 排 煙 の 設 置 位 置 と 避 難 方 向 7. おわりに 以 上 のように 本 計 画 では 複 雑 な 空 間 構 成 で あり かつ 高 度 な 機 能 が 求 められる 大 規 模 スタ ジアムにおいて 合 理 的 に 火 災 避 難 安 全 性 を 確 保 した 設 計 とするために マルチエージェント 避 難 シミュレーションSimTreadや 煙 数 値 流 体 解 析 FDSを 用 いながら 性 能 設 計 を 行 った これ により 仕 様 規 定 に 従 ったのみでは 困 難 な エコ コンパクトで 観 客 の 一 体 感 の 高 いスタジアム を 限 られた 予 算 敷 地 内 で 実 現 した これらのシミュレーション 技 術 のうち 性 能 評 価 審 査 における 検 証 方 法 として 用 いたものも あるが 内 部 的 な 検 討 にのみ 使 用 したものもあ る これには 再 現 性 の 検 証 に 余 地 があること 性 能 評 価 審 査 時 にシミュレーション 技 術 の 妥 当 性 自 体 が 議 論 となる 可 能 性 があること および 度 重 なる 設 計 変 更 に 伴 う 性 能 評 価 認 定 の 再 申 請 に 追 随 するのが 困 難 になるなど 様 々な 側 面 の 問 題 のためである しかし シミュレーショ ンにより 視 覚 的 にわかりやすい 形 で 検 証 結 果 を 12

12 図 -6.6 外 部 屋 根 下 の 煙 層 温 度 分 布 ( 定 常 局 所 火 源 3MWによる 準 定 常 状 態 *) 示 すことで 設 計 者 審 査 者 が 生 じうる 性 状 を 理 解 しや すいようにでき 効 果 的 なコミュニケーションが 図 れた と 考 えている 2020 年 に 東 京 オリンピックを 控 え 国 内 では 多 数 の 大 規 模 スタジアムが 計 画 されている 真 っ 最 中 であり ま た 本 スタジアムに 追 随 する 新 世 代 型 のサッカースタジ アムも 各 地 で 計 画 されている 筆 者 らもこれらの 計 画 に 関 われることがあれば 本 計 画 の 経 験 を 生 かした 新 しい 設 計 を 目 指 したいが そうでなくても 多 くのスタジアム において 高 度 な 性 能 設 計 が 用 いられ 安 全 性 にも 配 慮 された 素 晴 らしいスタジアムが 建 設 されることを 願 いた い 本 紹 介 がその 一 助 となれば 幸 いである 5) 峯 岸 良 和, 竹 市 尚 広 :スタジアム 劇 場 等 における 避 難 性 状 のマルチエージェントシミュレーションによる 予 測, 日 本 建 築 学 会 計 画 系 論 文 集, 第 80 巻, 第 712 号, pp , ) 平 成 12 年 建 設 省 告 示 第 1441 号 ( 階 避 難 安 全 検 証 法 に 関 する 算 出 方 法 等 を 定 める 件 ) 7) 社 団 法 人 建 築 研 究 振 興 協 会 刊 :BRI2002 二 層 ゾーン 建 物 内 煙 流 動 モデルと 予 測 計 算 プログラム, ) National Institute of Standard and Technology (NIST), U.S. Department of Commerce: Fire Dynamics Simulator (Version 6), 2013 執 筆 者 補 足 : 発 熱 速 度 を 一 定 とした 状 態 を 継 続 し 温 度 気 流 分 布 が 概 ね 安 定 的 となった 状 態 を 示 す 参 考 文 献 1) Department for Culture, Media and Sport ( 英 国 ):Guide to Safety at Sports Grounds, 5 th edition, ) 日 本 建 築 防 災 協 会 編 : 建 築 防 災 特 集 サッカー 場, 日 本 建 築 防 災 協 会, ) 日 本 建 築 センター 刊 : 新 建 築 防 災 計 画 指 針, ) 木 村 謙 他 6 名 :マルチエージェントモデルによる 群 集 歩 行 性 状 の 表 現 歩 行 者 シミュレーションシステムSimTread の 構 築, 日 本 建 築 学 会 計 画 系 論 文 集 第 636 号, pp , *1 峯 岸 良 和 *2 竹 市 尚 広 (MINEGISHI Yoshikazu) (TAKEICHI Naohiro) *4 浜 谷 朋 之 (HAMAYA Tomoyuki) *3 大 谷 博 三 (OHTANI Hiromitsu) 13